KR102129772B1 - Analog and digital dimming control for led driver - Google Patents

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Abstract

제어 회로는 디지털 입력 신호 또는 아날로그 입력 신호일 수 있는 입력 신호를 수신하는 입력 단자를 포함하며, 제어 회로는 입력 신호에 응답하여 디지털 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 제어 회로는 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하고 모드 신호를 제공하는 모드 탐지 회로, 모드 신호에 응답하여 디지털 기준 신호 또는 아날로그 기준 신호를 선택하도록 구성되는 멀티플렉서 회로, 및 PWM 제어 신호를 제공하기 위하여 입력 신호를 멀티플렉서에 의해 선택된 기준 신호와 비교하도록 구성되는 비교기 회로를 포함할 수 있다.The control circuit includes an input terminal that receives an input signal that can be a digital input signal or an analog input signal, and the control circuit is configured to provide a digital control signal in response to the input signal. The control circuit determines whether the input signal is a digital signal or an analog signal, and provides a mode detection circuit providing a mode signal, a multiplexer circuit configured to select a digital reference signal or an analog reference signal in response to the mode signal, and a PWM control signal To this end, a comparator circuit configured to compare the input signal with a reference signal selected by the multiplexer may be included.

Description

LED 구동기용 아날로그 및 디지털 조광 제어{ANALOG AND DIGITAL DIMMING CONTROL FOR LED DRIVER}Analog and digital dimming control for LED driver{ANALOG AND DIGITAL DIMMING CONTROL FOR LED DRIVER}

이 출원은 2015년 2월 27일에 출원된 미국 가출원 제 62/126,440호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 전체로서 여기에 참조로 포함된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/126,440, filed on February 27, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

발광 다이오드(light-emitting diode, LED)는 통상의 조명 장치에 비해, 긴 수명, 높은 효율 및 무독성 재질과 같은 많은 이점을 제공한다. 전자 기술의 발전과 함께, 발광 다이오드는 더 넓은 분야로 응용되고 있다. 예를 들면, 소비자 응용에서는, LED 조명등이 통상의 백색광 백열 또는 형광 전구를 대체할 수 있다. 또한, 더 많은 전자 장치들이 LCD를 디스플레이로 채택하고 있으며, LED는 백라이트 광원으로 점점 대중화되고 있다. Light-emitting diodes (LEDs) offer many advantages over conventional lighting devices, such as long life, high efficiency and non-toxic materials. With the development of electronic technology, light emitting diodes are being applied to a wider field. For example, in consumer applications, LED lights can replace conventional white light incandescent or fluorescent bulbs. In addition, more electronic devices are adopting LCDs as displays, and LEDs are becoming more and more popular as backlight sources.

LED는 일반적으로 그 전류를 제어함에 의해 조정된다. 통상, LED는 그 평균 전류가 일정하도록 작동되며, 원하는 밝기를 얻기 위하여 AC 전압을 조정된 LED 일정 평균 전류로 변환하는 회로를 생성하는 데 전력 전자 구성요소가 사용된다. LED 램프의 밝기를 조광하는 것은 추가적인 에너지 절약을 제공하고, 유연성을 향상시키며, 광원의 효율과 수명을 개선할 수 있다. LED 스트링의 조광은 아날로그 조광 신호 또는 디지털 조광 신호에 의해 제어될 수 있다. 아날로그 조광에서, LED 전류는 조광 신호의 크기에 따라 변하지만, LED는 항상 켜져 있다. 디지털 PWM(pulse width modulation) 조광에서, LED 온/오프 시간이 변하며, LED 밝기는 PWM 조광 신호의 듀티 사이클에 의해 제어된다.LEDs are usually regulated by controlling their current. Typically, LEDs are operated with a constant average current, and power electronic components are used to create a circuit that converts the AC voltage to a regulated LED constant average current to achieve the desired brightness. Dimming the brightness of the LED lamp can provide additional energy savings, improve flexibility, and improve the efficiency and life of the light source. The dimming of the LED string can be controlled by an analog dimming signal or a digital dimming signal. In analog dimming, the LED current varies with the magnitude of the dimming signal, but the LED is always on. In digital pulse width modulation (PWM) dimming, the LED on/off time varies, and the LED brightness is controlled by the duty cycle of the PWM dimming signal.

LED 구동기가 아날로그와 디지털 조광 제어 신호 양자에 의해 작동할 수 있는 것이 바람직하다. 종래의 접근방법 중 하나는 아날로그 조광 신호와 디지털 조광 신호를 받아들이는 두 별개의 핀을 사용하는 것이다. 일부 경우에서, 두 개의 다른 제어 경로가 사용된다. 통상의 접근방법은 아날로그 또는 디지털 조광 제어 신호를 받아들이기 위하여 단일 입력 DIM 핀을 사용한다. 제어 회로는 입력 신호가 아날로그인지 디지털인지 결정한다. 아날로그 입력 조광 제어 모드에서, LED 전류는 아날로그 조광 제어 신호의 크기에 따라 변한다. 디지털 입력 조광 제어 모드에서, LED 전류는 입력 신호의 듀티 사이클에 의해 결정된다. 두 조광 제어 유형 모두에 대해, 출력 전류 조정은 아날로그를 유지한다. It is desirable that the LED driver can be operated by both analog and digital dimming control signals. One of the conventional approaches is to use two separate pins that accept analog and digital dimming signals. In some cases, two different control paths are used. The conventional approach uses a single input DIM pin to accept analog or digital dimming control signals. The control circuit determines whether the input signal is analog or digital. In the analog input dimming control mode, the LED current changes according to the magnitude of the analog dimming control signal. In the digital input dimming control mode, the LED current is determined by the duty cycle of the input signal. For both types of dimming control, output current regulation remains analog.

본 발명자들은 디지털 조광 신호 또는 아날로그 조광 신호를 받아들이기 위하여 두 개의 분리된 조광 신호 핀을 필요로 하는 종래의 LED 제어기의 한계를 인식하였다. 추가의 핀 개수는 비용을 증가시키며, 특히 다채널 LED 구동기의 경우 그러하다. 스마트 조명 응용에서, 제어기는 종종 다중 채널을 제어할 필요가 있다. 이러한 응용에서 높은 핀 개수는 부품의 복잡성을 증가시킬 뿐 아니라, 큰 칩 크기와 회로 기판 영역을 소비하여, 공간이 제한되는 전구 시스템에는 바람직하지 않다.The inventors have recognized the limitations of conventional LED controllers that require two separate dimming signal pins to accept digital or analog dimming signals. The additional pin count increases the cost, especially for multi-channel LED drivers. In smart lighting applications, the controller often needs to control multiple channels. In these applications, high pin count not only increases component complexity, but also consumes a large chip size and circuit board area, making it undesirable for light bulb systems where space is limited.

종래의 접근방법에서는, 아날로그 및 디지털 조광 제어 신호 양자를 받아들이기 위하여 단일 DIM 입력 핀이 사용된다. 그러나, 출력 LED 전류 제어는 아날로그로 유지된다. 이 접근방법의 단점은 제어기 칩이 커지는 경향이 있으며 더 많은 전력을 소비하는 것이다. 또한, 아날로그 조광 조정은 특히 LED 조명 시스템에서 바람직한 낮은 전류 수준에서 정확한 조광 선형성을 제공하지 않는다. In the conventional approach, A single DIM input pin is used to accept both analog and digital dimming control signals. However, the output LED current control remains analog. The disadvantage of this approach is that the controller chip tends to be large and consumes more power. In addition, analog dimming adjustment does not provide accurate dimming linearity at low current levels, particularly desirable in LED lighting systems.

본 발명은 아날로그 조광 신호 또는 디지털 조광 신호에 응답하고 LED 스트링 내에서 그 밝기를 제어하고자 전류 흐름을 조정하는 디지털 제어 신호를 제공하기 위하여 단일의 입력 핀만을 필요로 하는 LED 제어 회로를 위한 시스템 및 회로를 교시한다. 종래의 접근방법과는 반대로, 아날로그 또는 디지털 입력 조광 제어 신호 양자에 대하여, LED 내에서 그 밝기를 변화시키기 위하여 전류 흐름의 온/오프를 제어하기 위한 선형 레귤레이터를 구동하는 내부 PWM(pulse mode modulation) 디지털 제어 신호가 제공된다.The present invention provides a system and circuit for an LED control circuit that requires only a single input pin to provide a digital control signal that adjusts the current flow to respond to an analog dimming signal or digital dimming signal and control its brightness within an LED string. Teach. Contrary to conventional approaches, for both analog or digital input dimming control signals, an internal pulse mode modulation (PWM) driving a linear regulator to control on/off of the current flow in order to change its brightness within the LED. Digital control signals are provided.

예를 들면, 제어 회로는 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하는 모드 탐지 회로, 디지털 기준 신호 또는 아날로그 기준 신호를 선택하는 멀티플렉서 회로, 및 내부 PWM 제어 신호를 제공하기 위하여 입력 신호를 선택된 기준 신호와 비교하는 비교기 회로를 포함할 수 있다. LED 구동기는 또한 내부 PWM 제어 신호를 수신하고 LED 내 전류의 온/오프를 조정하는 정전류 레귤레이터를 포함할 수 있다.For example, the control circuit may include a mode detection circuit for determining whether the input signal is a digital signal or an analog signal, a multiplexer circuit for selecting a digital reference signal or an analog reference signal, and a reference signal for selecting an input signal to provide an internal PWM control signal. It may include a comparator circuit to compare with. The LED driver can also include a constant current regulator that receives the internal PWM control signal and regulates the on/off of the current in the LED.

아날로그 기준 신호는 톱니 신호일 수 있으며, 디지털 기준 신호는 정전압일 수 있다. 정전류 레귤레이터는 출력 전류를 기준 정전류로 연결하는 증폭기 회로를 포함할 수 있다. 증폭기 회로는 PWM 제어 신호를 수신하는 활성화 노드(enable node)를 가지며 PWM 제어 신호에 응답하여 증폭기를 활성화(enable) 또는 비활성화(disable)한다. The analog reference signal may be a sawtooth signal, and the digital reference signal may be a constant voltage. The constant current regulator may include an amplifier circuit that connects the output current to a reference constant current. The amplifier circuit has an enable node that receives the PWM control signal and enables or disables the amplifier in response to the PWM control signal.

내부 디지털 조광을 갖는 단일 핀 설계는 특히 낮은 전류 수준에서 조광 선형성을 개선하며 제어 회로와 전체 LED 구동기 시스템의 비용을 감소시킨다. The single pin design with internal digital dimming improves dimming linearity, especially at low current levels and reduces the cost of the control circuit and the entire LED driver system.

도 1은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 LED(light-emitting-diode) 램프를 구동하는 전원공급장치를 보여주는 단순화된 개략도이다.
도 2는 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 선형 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다.
도 3은 본 발명의 특정한 양상을 설명하는 디지털 신호로부터 아날로그 신호를 구분하는 방법을 보여주는 단순화된 파형도이다.
도 4는 본 발명의 특정한 양상을 설명하는 아날로그 신호를 PWM 디지털 신호로 변환하는 방법을 보여주는 단순화된 파형도이다.
도 5는 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 아날로그/디지털 모드 탐지 회로를 보여주는 단순화된 개략도이다.
도 6은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 정전류 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다.
도 7은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 다중 채널 선형 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다.
도 8은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 스위치 모드 전원공급장치(switch mode power supply, SMPS)를 보여주는 단순화된 개략도이다.1 is a simplified schematic diagram showing a power supply driving a light-emitting-diode (LED) lamp embodying a particular aspect of the present invention.
2 is a simplified schematic diagram showing a linear regulator embodying a particular aspect of the invention.
3 is a simplified waveform diagram showing a method of distinguishing an analog signal from a digital signal describing a specific aspect of the present invention.
4 is a simplified waveform diagram showing a method of converting an analog signal to a PWM digital signal describing a specific aspect of the present invention.
5 is a simplified schematic diagram showing an analog/digital mode detection circuit that implements certain aspects of the present invention.
6 is a simplified schematic diagram showing a constant current regulator embodying a particular aspect of the invention.
7 is a simplified schematic diagram showing a multi-channel linear regulator embodying a particular aspect of the invention.
8 is a simplified schematic diagram showing a switch mode power supply (SMPS) implementing a particular aspect of the present invention.

정의Justice

이 개시에서 사용되는 용어는 일반적으로 본 발명의 문맥 내에서 이 기술분야의 통상적인 의미를 갖는다. 본 발명의 설명에 관해 실무자에게 추가적으로 안내를 제공하기 위하여 일부 용어가 이하에서 논의된다. 동일한 것이 하나 이상의 방식으로 언급될 수 있음을 이해할 것이다. 결과적으로 대체되는 용어 및 유의어가 사용될 수 있다. The terms used in this disclosure generally have their ordinary meaning in the art within the context of the present invention. Some terms are discussed below to further provide guidance to practitioners regarding the description of the present invention. It will be understood that the same can be mentioned in more than one way. As a result, terms and synonyms may be used.

선형 레귤레이터는 안정된 전압을 유지하기 위하여 사용되는 전자 회로이다. 선형 레귤레이터는 조정 장치를 부하와 평행하게 배치(션트 레귤레이터)하거나 조정 장치를 소스와 조정되는 부하 사이에 배치(직렬 레귤레이터)할 수 있다. 조정 장치는 가변 저항기와 같이 작용하여, 일정한 출력 전압을 유지하도록 계속하여 전압 분배기 네트워크를 조절한다. 반대로, 스위칭 레귤레이터는 원하는 출력의 평균 값을 유지하기 위하여 스위치 온 및 오프되는 능동 장치를 사용한다. Linear regulators are electronic circuits used to maintain a stable voltage. The linear regulator can place the regulator in parallel with the load (shunt regulator) or the regulator between the source and the regulated load (series regulator). The regulator acts like a variable resistor, continuing to regulate the voltage divider network to maintain a constant output voltage. Conversely, switching regulators use active devices that are switched on and off to maintain the average value of the desired output.

정전류 레귤레이터는 일정한 출력 전류를 제공하는 선형 레귤레이터이다. Constant current regulator is a linear regulator that provides a constant output current.

발광 다이오드( light - emitting diode , LED )는 2리드 반도체 광원이다. 이는 p-n 접합 다이오드로서, 활성화되면 빛을 방출한다. 적절한 전압이 리드에 인가되면, 전자가 장치 내에서 정공과 재결합할 수 있어, 에너지를 광자의 형태로 방출한다. The LED (light - emitting diode , LED ) is a 2-lead semiconductor light source. It is a pn junction diode that emits light when activated. When an appropriate voltage is applied to the lead, electrons can recombine with holes in the device, releasing energy in the form of photons.

아날로그 신호는 시간 가변 특징을 갖는 연속적 신호이다. 한정된 숫자 값의 하나만을 취할 수 있는 분리된 값의 연속을 포함하는 디지털 신호와 다르다. The analog signal is a continuous signal with variable time characteristics. It differs from digital signals that contain a series of discrete values that can only take one of a limited number of values.

펄스 폭 변조( pulse - width modulation , PWM)는 온/오프 시간을 변화시킴으로써 메시지를 펄스 신호로 부호화하는 데 사용되는 변조 기술이다. 전력 레귤레이터에서, 부하에 공급되는 전압(및 전류)의 평균값이 전원과 부하 사이의 스위치를 빠른 속도로 온 오프함에 의해 제어된다. 스위치의 오프 시간에 비해 온 시간이 길수록, 부하에 공급되는 전체 전력이 더 높아진다. 듀티 사이클의 용어는 일정 간격 또는 시간 "주기"에 대한 "온" 시간의 비를 나타낸다. 낮은 듀티 사이클은 낮은 전력에 대응하는데, 대부분의 시간 동안 전력이 오프이기 때문이다. 듀티 사이클은 백분율로 표현되며, 100% 는 전적으로 온인 것을 나타낸다. Pulse width modulation (pulse - width modulation , PWM) is a modulation technique used to encode a message into a pulse signal by changing the on/off time. In the power regulator, the average value of the voltage (and current) supplied to the load is controlled by turning the switch between the power supply and the load on and off at a high speed. The longer the on time compared to the off time of the switch, the higher the total power supplied to the load. The term duty cycle refers to the ratio of the "on" time to a "interval" of time or a given interval. The low duty cycle corresponds to low power, since most of the time the power is off. The duty cycle is expressed as a percentage, and 100% indicates that it is entirely on.

멀티플렉서( multiplexer , mux ) 회로는 복수의 입력 신호로부터 하나를 선택하고 선택된 입력을 출력으로 전달하는 전자 장치이다. 2n 입력의 멀티플렉서는 n 개의 선택 라인을 가지며, 이는 어떤 입력 라인이 출력으로 전송될지 선택하는 데 사용된다. A multiplexer ( multixer , mux ) circuit is an electronic device that selects one from a plurality of input signals and delivers the selected input to the output. The 2n input multiplexer has n select lines, which are used to select which input line is sent to the output.

상태 기계는 컴퓨터 프로그램과 순차 논리 회로 양자를 설계하는 데 사용하는 수학적 계산 모델이다. 개념상, 한정된 수의 상태 중 하나일 수 있는 추상 기계이다. 기계는 한 번에 하나의 상태에만 있으며, 임의의 주어진 시간에 있는 상태가 현재 상태로 지칭된다. 트리거링 이벤트 또는 조건에 의해 개시될 때 하나의 상태로부터 다른 상태로 바뀔 수 있으며, 이는 전이라고 한다. 특정한 상태 기계는 그 상태의 목록과 각 전이의 트리거링 조건에 의해 정의된다. State machines are mathematical computational models used to design both computer programs and sequential logic circuits. Conceptually, it is an abstract machine that can be one of a limited number of states. The machine is in only one state at a time, and the state at any given time is called the current state. When initiated by a triggering event or condition, it can change from one state to another, which is said to be before. A specific state machine is defined by a list of states and triggering conditions for each transition.

비교기 회로는 두 전압 또는 전류를 비교하고 어느 쪽이 큰 지를 나타내는 디지털 신호를 출력하는 전자 장치이다. A comparator circuit is an electronic device that compares two voltages or currents and outputs a digital signal indicating which is greater.

도 1은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 LED(light-emitting-diode) 램프를 구동하는 전원공급장치를 보여주는 단순화된 개략도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 전원공급장치(100)는 AC 입력 소스(Vac)에 연결되어 DC 전압 소스(Vin)를 제공하는 AC-DC 컨버터(110)를 포함한다. 전원공급장치(100)는 또한 DC 전압 소스에 연결되어 DC 전원공급(Vin)을 수신하는 전력 단자(Vcc)를 갖는 선형 레귤레이터(120)를 포함한다. 도 1에 나타난 바와 같이, DC 전원공급(Vin)은 또한 복수의 LED 스트링을 갖는 LED 램프(130)로 전력을 제공하도록 구성된다. 도 1에서, Vin은 LED 스트링의 양극에 연결된다. 그러나, Vin은 또한 LED 스트링의 음극에 연결될 수 있다. 선형 레귤레이터(120)는 또한 LED 스트링 내의 전류 흐름을 조정하도록 구성되는 하나 이상의 채널(121)을 포함한다. 선형 레귤레이터(120)는 또한 LED 램프의 LED 스트링에 연결된 출력 단자(LED1 , ..., LED4, 등)와 각 채널에 대해 조광 입력 신호를 수신하는 입력 단자(DIM1, ... , DIM4, 등)를 갖는다.1 is a simplified schematic diagram showing a power supply driving a light-emitting-diode (LED) lamp embodying a particular aspect of the present invention. As shown in FIG. 1, the power supply 100 includes an AC-DC converter 110 connected to an AC input source Vac to provide a DC voltage source Vin. The power supply 100 also includes a linear regulator 120 having a power terminal Vcc connected to a DC voltage source to receive a DC power supply Vin. 1, the DC power supply Vin is also configured to provide power to the LED lamp 130 having a plurality of LED strings. In Figure 1, Vin is connected to the anode of the LED string. However, Vin can also be connected to the cathode of the LED string. Linear regulator 120 also includes one or more channels 121 that are configured to regulate the current flow in the LED string. The linear regulator 120 also includes an output terminal (LED1, ..., LED4, etc.) connected to the LED string of the LED lamp and an input terminal (DIM1, ..., DIM4, etc.) that receives dimming input signals for each channel ).

도 2는 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 선형 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다. 선형 레귤레이터(200)는 전원공급장치(100) 내에서 사용될 수 있는 선형 레귤레이터의 실시예이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 선형 레귤레이터(200)는 DC 전원공급을 수신하는 전력 단자(Vcc)를 가지며, 이는 또한 LED 램프에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 위의 도 1에서 도시된 바와 같이, 선형 레귤레이터(200)는 하나 이상의 LED 스트링 내의 전류 흐름을 조정하는 하나 이상의 채널을 가질 수 있다. 도 2에서는 예시적인 목적으로 하나의 채널(201)만이 나타나 있다. 각 채널은 입력 신호를 수신하는 입력 단자(예를 들면, DIM1)를 포함한다. 입력 신호는 디지털 입력 신호 또는 아날로그 입력 신호일 수 있다. 일부 경우에서, 입력 신호는 조광 제어 신호일 수 있다. 선형 레귤레이터(200)는 또한 각 채널을 LED 램프의 LED 스트링에 연결하는 출력 단자(예를 들면, LED1)를 갖는다. 각 채널은 입력 신호에 기반하여 LED 스트링 내의 전류 흐름을 조정하도록 구성된다. 각 채널은 제어 회로(210)와 정전류 레귤레이터(220)를 포함할 수 있다. 제어기 회로(210)는 입력 단자에 연결되어 입력 신호를 수신하고 PWM 디지털 제어 신호를 제공한다. 정전류 레귤레이터(220)는 PWM 제어 신호를 수신하고 PWM 신호에 응답하여 LED 램프의 LED 스트링을 조정하기 위하여 출력 단자(예를 들면, LED1)에서 출력 신호를 제공하도록 구성된다.2 is a simplified schematic diagram showing a linear regulator embodying a particular aspect of the invention. The linear regulator 200 is an embodiment of a linear regulator that can be used in the power supply 100. As shown in Fig. 2, the linear regulator 200 has a power terminal Vcc for receiving a DC power supply, which can also be configured to supply power to the LED lamp. As shown in FIG. 1 above, the linear regulator 200 may have one or more channels that regulate current flow in one or more LED strings. 2, only one channel 201 is shown for illustrative purposes. Each channel includes an input terminal (eg, DIM1) that receives an input signal. The input signal may be a digital input signal or an analog input signal. In some cases, the input signal can be a dimming control signal. The linear regulator 200 also has an output terminal (e.g. LED1) that connects each channel to the LED string of the LED lamp. Each channel is configured to regulate the current flow in the LED string based on the input signal. Each channel may include a control circuit 210 and a constant current regulator 220. The controller circuit 210 is connected to the input terminal to receive the input signal and provides a PWM digital control signal. The constant current regulator 220 is configured to receive an PWM control signal and provide an output signal at an output terminal (eg, LED1) to adjust the LED string of the LED lamp in response to the PWM signal.

도 2에 나타난 바와 같이, 선형 레귤레이터(200)는 각 채널에 대해 제어 회로(210)와 정전류 레귤레이터(220)를 포함한다. 제어 회로(210)는, 예를 들면, 단자(DIM1)로부터의 입력 신호를 수신하는 입력 단자를 포함한다. 입력 신호는 디지털 입력 신호 또는 아날로그 입력 신호일 수 있으며, 제어 회로(210)는 입력 신호에 응답하여 디지털 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 도 2는 조광 제어 구현을 예시하며, DIM1으로부터의 입력 신호가 조광 제어 신호이고, 제어 회로(210)는 단자 LED1에 연결된 LED 스트링의 조광을 제어하기 위하여 디지털 제어 신호 PWM을 제공하도록 구성된다. 그러나, 입력 신호는 조광 신호에 제한되지 않으며, 출력 신호는 PWM 신호에 제한되지 않는다.As shown in FIG. 2, the linear regulator 200 includes a control circuit 210 and a constant current regulator 220 for each channel. The control circuit 210 includes, for example, an input terminal that receives an input signal from the terminal DIM1. The input signal can be a digital input signal or an analog input signal, and the control circuit 210 is configured to provide a digital control signal in response to the input signal. 2 illustrates the dimming control implementation, the input signal from DIM1 is a dimming control signal, and the control circuit 210 is configured to provide a digital control signal PWM to control dimming of the LED string connected to terminal LED1. However, the input signal is not limited to the dimming signal, and the output signal is not limited to the PWM signal.

도 2에 나타난 바와 같이, 제어 회로(210)는 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하고, 도 2에서, 아날로그 또는 디지털을 나타내기 위하여 또한 A/D로 표시된, 모드 신호(232)를 출력하도록 구성되는 모드 탐지 회로(230)를 포함한다. 제어 회로(210)는 또한 멀티플렉서 회로(240)를 가지며, 이는 모드 탐지 회로의 출력에 연결된 선택 단자(241), 삼각파 발생 회로(250)로부터 아날로그 기준 신호를 수신하는 제1 입력 단자(243), 디지털 기준 신호 발생 회로(260)로부터 디지털 기준 신호를 수신하는 제2 입력 단자(245), 및 모드 신호에 응답하여 디지털 기준 신호 또는 아날로그 기준 신호인 선택된 기준 신호를 제공하도록 구성되는 출력 단자(247)를 포함한다. 제어 회로(210)는 또한 입력 신호(DIMl)에 연결되는 제1 입력 단자(271), 선택된 기준 신호(247)에 연결되는 제2 입력 단자(272), 및 디지털 제어 신호 PWM을 제공하는 출력 단자(274)를 포함하는 비교기 회로(270)를 갖는다.As shown in Fig. 2, the control circuit 210 determines whether the input signal is a digital signal or an analog signal, and in Fig. 2, outputs a mode signal 232, also indicated by A/D, to indicate analog or digital. It includes a mode detection circuit 230 configured to. The control circuit 210 also has a multiplexer circuit 240, which is a selection terminal 241 connected to the output of the mode detection circuit, a first input terminal 243 for receiving an analog reference signal from the triangular wave generation circuit 250, A second input terminal 245 for receiving a digital reference signal from the digital reference signal generation circuit 260, and an output terminal 247 configured to provide a selected reference signal that is a digital reference signal or an analog reference signal in response to a mode signal It includes. The control circuit 210 also includes a first input terminal 271 connected to the input signal DIMl, a second input terminal 272 connected to the selected reference signal 247, and an output terminal providing a digital control signal PWM It has a comparator circuit 270 comprising 274.

도 2에서, 조광 모드 탐지 블록(230)은 입력 신호가 아날로그 신호인지 디지털 신호인지 탐지하고, 조광 모드 지시기 신호 또는 모드 신호(232)를 제공하여 입력 신호가 아날로그 조광 모드인지 디지털 PWM 조광 모드인지 지시한다. 멀티플렉서(240)는 모드 신호를 수신하고 이에 따라 아날로그 기준 신호 또는 디지털 기준 신호를 선택한다. 입력 신호가 디지털 PWM 조광 신호인 경우, 디지털 기준 신호는 디지털 PWM 조광 신호의 고수준 및 저수준 사이를 구분하기 위한 적절한 전압 값을 갖는 정전압일 수 있다. 예를 들면, 디지털 기준 신호는 1.5 V로 설정될 수 있다. 입력 신호가 아날로그 조광 신호인 경우, 그 크기가 원하는 조광된 광도를 나타낸다. 이들 경우에, 아날로그 기준 신호는 삼각 또는 램프 파형일 수 있으며, 이는 입력 아날로그 신호와 비교되어 듀티 사이클이 원하는 LED 광도를 나타내는 디지털 PWM 신호를 생성한다. 선택된 기준 신호(247)는 비교기(270)의 입력 단자(272)에 연결되고 비교기(270)의 입력 단자(271)의 입력 신호(DMI1)와 비교된다. 비교기(270)는 그 출력에서 디지털 PWM 신호(274)를 제공한다. 정전류 레귤레이터(220)는 디지털 PWM 신호(274)에 기반하여 LED 스트링의 밝기를 제어한다. 회로 블록의 작용은 이하에서 더 자세히 설명된다.In FIG. 2, the dimming mode detection block 230 detects whether the input signal is an analog signal or a digital signal, and provides a dimming mode indicator signal or a mode signal 232 to indicate whether the input signal is an analog dimming mode or a digital PWM dimming mode. do. The multiplexer 240 receives the mode signal and selects an analog reference signal or a digital reference signal accordingly. When the input signal is a digital PWM dimming signal, the digital reference signal may be a constant voltage having an appropriate voltage value to distinguish between high and low levels of the digital PWM dimming signal. For example, the digital reference signal can be set to 1.5 V. When the input signal is an analog dimming signal, its magnitude represents the desired dimmed light intensity. In these cases, the analog reference signal can be a triangular or ramp waveform, which is compared to the input analog signal to produce a digital PWM signal whose duty cycle indicates the desired LED intensity. The selected reference signal 247 is connected to the input terminal 272 of the comparator 270 and compared with the input signal DMI1 of the input terminal 271 of the comparator 270. Comparator 270 provides a digital PWM signal 274 at its output. The constant current regulator 220 controls the brightness of the LED string based on the digital PWM signal 274. The operation of the circuit block is described in more detail below.

이제 도 3-5를 참조하여 모드 탐지 회로(230)의 작용을 설명한다. 제어기는 시동시 또는 조광 모드를 결정해야 하는 요구조건이 만족할 때마다 조광 제어 모드를 결정한다. 도 3은 본 발명의 특정한 양상을 설명하는 디지털 신호로부터 아날로그 신호를 구분하는 방법을 보여주는 단순화된 파형도이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 아날로그 조광 신호(310)는 통상 특정한 전압 범위 또는 밴드, 예를 들면, 0.4 V 내지 1.5 V 내에서 천천히 증가하거나 감소한다. 반대로, 도 3 내의 PWM 조광 신호(320)와 같은 디지털 신호는 통상 전원공급 레일 사이, 예를 들면, 0 V와 3.3 V 사이에서 신속하게 위 또는 아래로 토글한다(toggle). 아날로그 또는 디지털 신호인지의 결정은 주어진 시간 주기, 예를 들면 10 msec 내에 수행될 수 있다. 이 시간 주기 동안, 조광 신호가 적어도 몇 번 예상되는 아날로그 전압 범위 밖으로 토글되면, 조광 신호는 디지털 PWM 조광 제어 신호로 결정된다. 도 3에서, 전압 범위는 PWM 로직 고 문턱전압(330)(2.5 V) 과 로직 저 문턱전압(340)(0.3 V) 사이로 설정된다. 신호가 사전 설정된 시간 주기 동안 적어도 몇 번(예를 들면, 두 번) 저 및 고 문턱전압을 교차하면, 이는 디지털 PWM 조광 제어 신호로 결정된다. 이 결정은 도 2에서 모드 신호(232) 내에 반영된다. 모드 결정은 전원공급장치가 최소 작용 범위에 도달한 후 시동시에 수행될 수 있다.now The operation of the mode detection circuit 230 will be described with reference to FIGS. 3-5. The controller determines the dimming control mode at startup or whenever the requirement to determine the dimming mode is satisfied. 3 is a simplified waveform diagram showing a method of distinguishing an analog signal from a digital signal describing a specific aspect of the present invention. As shown in FIG. 3, the analog dimming signal 310 typically slowly increases or decreases within a specific voltage range or band, for example, 0.4 V to 1.5 V. Conversely, a digital signal, such as the PWM dimming signal 320 in FIG. 3, typically toggles up or down quickly between power supply rails, eg, between 0 V and 3.3 V. The determination of whether it is an analog or digital signal can be performed within a given time period, for example 10 msec. During this time period, if the dimming signal toggles outside the expected analog voltage range at least a few times, the dimming signal is determined as a digital PWM dimming control signal. In FIG. 3, the voltage range is set between the PWM logic high threshold voltage 330 (2.5 V) and the logic low threshold voltage 340 (0.3 V). If the signal crosses the low and high threshold voltages at least a few times (e.g., twice) during a preset time period, it is determined as a digital PWM dimming control signal. This decision is reflected in the mode signal 232 in FIG. 2. The mode determination can be performed at start-up after the power supply has reached the minimum operating range.

도 4는 본 발명의 특정한 양상을 설명하는 아날로그 신호를 PWM 디지털 신호로 변환하는 방법을 보여주는 단순화된 파형도이다. 본 발명은 아날로그 신호를 기준 삼각 또는 램프 파형과 비교함에 의하여 디지털 PWM 신호로 변환할 수 있음을 교시한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 아날로그 신호(410)가 파선의 삼각 또는 램프 파형(420)과 비교된다. 아날로그 신호(410)가 삼각 파형 위에 있을 때 디지털 신호(430)가 고 수준이 되도록 디지털 신호(430)가 형성된다. 반대로, 아날로그 신호(410)가 삼각 파형 아래일 때, 디지털 신호(430)는 저 수준이다. 이 실시예에서, 삼각파는 아날로그 신호의 크기 범위를 커버하기 위하여 1.5 V로 설정된 피크 수준과 0.4 V로 설정된 밸리 수준을 갖는다. 도 4에 나타난 바와 같이, 디지털 PWM 신호(430)는 삼각파(420)와 동일한 주기(T)를 가지며, 이는 주기 내의 온 시간 Ton과 오프 시간 Toff의 합 T=Ton+Toff이다. 예를 들면, 도 4에서, Ton1과 Toff1은 제1 주기 내이고, Ton6와 Toff6는 제6 주기 내이다. 디지털 PWM 신호(430)의 듀티 사이클은 주기 T에 대한 온 시간 Ton의 비이다. 그러므로, 디지털 PWM 신호의 듀티 사이클은 주기 내의 아날로그 신호의 크기를 나타낸다. 여기에서, 삼각파의 주기 또는 주파수는 아날로그 입력 신호 변화의 충분한 샘플링을 제공하도록 선택된다. 예를 들면, 삼각파의 주파수는 2KHz 내지 5KHz일 수 있다.4 is a simplified waveform diagram showing a method of converting an analog signal to a PWM digital signal describing a specific aspect of the present invention. The present invention teaches that analog signals can be converted to digital PWM signals by comparing them with a reference triangular or ramp waveform. As shown in Fig. 4, the analog signal 410 is compared with the triangular or ramp waveform 420 of the broken line. The digital signal 430 is formed such that the digital signal 430 is at a high level when the analog signal 410 is on a triangular waveform. Conversely, when the analog signal 410 is below the triangular waveform, the digital signal 430 is low level. In this embodiment, the triangular wave has a peak level set at 1.5 V and a valley level set at 0.4 V to cover the size range of the analog signal. As shown in FIG. 4, the digital PWM signal 430 has the same period T as the triangular wave 420, which is the sum T=Ton+Toff of the on time Ton and the off time Toff in the period. For example, in FIG. 4, Ton1 and Toff1 are within the first cycle, and Ton6 and Toff6 are within the sixth cycle. The duty cycle of the digital PWM signal 430 is the ratio of the on time Ton to the period T. Therefore, the duty cycle of the digital PWM signal indicates the magnitude of the analog signal in the period. Here, the period or frequency of the triangular wave is selected to provide sufficient sampling of analog input signal changes. For example, the frequency of the triangular wave may be 2KHz to 5KHz.

도 5는 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 아날로그/디지털 모드 탐지 회로를 보여주는 단순화된 개략도이다. 모드 탐지 회로(500)는 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하기 위하여, 도 2에 나타난 레귤레이터(200) 내의 모드 탐지 회로(230)로 사용될 수 있는 모드 탐지 회로의 실시예이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 모드 탐지 회로(500)는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있는 입력 신호, 예를 들면, DIM을 수신하는 입력 단자(501)를 포함한다. 모드 탐지 회로(500)는 또한 입력 신호가 아날로그인지 디지털인지 나타내는 출력 신호 A/D를 제공하는 출력 단자(502)를 갖는다. 모드 탐지 회로(500)는 또한 각각 기준 전압 REF1와 REF2를 갖는 두 비교기(510, 520)를 갖는다. REF1는 아날로그 신호의 하한, 예를 들면, 0.4 V로 설정될 수 있고, REF2는 아날로그 신호의 상한, 예를 들면, 1.5 V로 설정될 수 있다. 또한, 모드 탐지 회로(500)는 카운터 회로(530), 타이머 회로(540), 및 상술한 회로에 연결되며 단자(502)에서 출력 신호를 제공하는 로직 회로 블록(550)을 갖는다. 5 is a simplified schematic diagram showing an analog/digital mode detection circuit that implements certain aspects of the present invention. The mode detection circuit 500 is an embodiment of a mode detection circuit that can be used as the mode detection circuit 230 in the regulator 200 shown in FIG. 2 to determine whether the input signal is a digital signal or an analog signal. As shown in FIG. 5, the mode detection circuit 500 includes an input terminal 501 for receiving an input signal, which may be an analog signal or a digital signal, for example, DIM. The mode detection circuit 500 also has an output terminal 502 that provides an output signal A/D indicating whether the input signal is analog or digital. The mode detection circuit 500 also has two comparators 510 and 520 with reference voltages REF1 and REF2, respectively. REF1 may be set to the lower limit of the analog signal, for example, 0.4 V, and REF2 may be set to the upper limit of the analog signal, for example, 1.5 V. In addition, the mode detection circuit 500 has a counter circuit 530, a timer circuit 540, and a logic circuit block 550 connected to the circuit described above and providing an output signal at the terminal 502.

모드 탐지 회로(500)는 도 3과 연관되어 위에서 예시된 방법에 따라 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정한다. 이 실시예에서, 모드 탐지 회로(500)는 사전 설정된 시간 주기 동안 입력 신호가 기준 신호를 넘는 횟수를 결정하도록 구성되며, 횟수가 예를 들면, 두 번을 넘으면, 모드 탐지 회로(500)는 입력 신호가 디지털 신호라고 결정한다. 사전 설정된 시간 주기 동안, 입력 신호가 제1 기준 전압 아래로부터 제2 기준 전압 위로 증가하고, 제2 기준 전압 위로부터 제1 기준 전압 아래로 강하하고, 제1 기준 전압 아래로부터 제2 기준 전압 위로 다시 증가하고, 제2 기준 전압 위로부터 제1 기준 전압 아래로 강하하면, 입력 신호는 디지털 신호인 것으로 결정된다. 제1 및 제2 기준 신호는 기준 전압 밴드에 걸치며, 모드 탐지 회로(500)는 아날로그 입력 신호가 기준 전압 밴드를 통과하는 횟수를 센다. The mode detection circuit 500 determines whether the input signal is a digital or analog signal according to the method illustrated above in connection with FIG. 3. In this embodiment, the mode detection circuit 500 is configured to determine the number of times the input signal exceeds the reference signal during a preset time period, and if the number of times exceeds, for example, twice, the mode detection circuit 500 inputs Determine that the signal is a digital signal. During a preset period of time, the input signal increases from below the first reference voltage to above the second reference voltage, drops from above the second reference voltage below the first reference voltage, and again from below the first reference voltage to above the second reference voltage Increasing and dropping from above the second reference voltage to below the first reference voltage, it is determined that the input signal is a digital signal. The first and second reference signals span the reference voltage band, and the mode detection circuit 500 counts the number of times the analog input signal passes through the reference voltage band.

모드 탐지 회로(500)는 가능한 구현의 실시예일 뿐이다. 모드 탐지 회로를 구현하기 위하여 다른 회로가 사용될 수 있다. 예를 들면, 모드 탐지 회로는 상태 기계 설계를 사용하거나 로직 회로 요소를 사용하여 구현될 수 있다. 실시예로서, 채널 중 하나가 디지털 PWM 조광 신호를 수신한 것으로 결정되면, 모든 채널이 디지털 PWM 조광 모드로 작동하는 것으로 가정될 수 있다. 또는, 각 채널이 그 각각의 입력 신호가 아날로그인지 디지털인지 결정할 수 있다. The mode detection circuit 500 is only an example of a possible implementation. Other circuits can be used to implement the mode detection circuit. For example, the mode detection circuit can be implemented using state machine design or using logic circuit elements. As an embodiment, if it is determined that one of the channels has received a digital PWM dimming signal, it can be assumed that all channels operate in a digital PWM dimming mode. Alternatively, each channel can determine whether its respective input signal is analog or digital.

도 6은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 정전류 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다. 정전류 레귤레이터(600)는 도 2의 정전류 레귤레이터(220)로 사용될 수 있는 레귤레이터의 실시예이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 정전류 레귤레이터(600)는 디지털 PWM 신호를 수신하는 입력 단자(601)와 LED 스트링 내의 전류 흐름을 제어하기 위하여 LED 스트링에 연결하는 출력 단자(602)를 갖는다. 정전류 레귤레이터(600)는 전류(I1)를 공급하며 제1 노드(614)에서 제1 저항기(612) (R1)와 직렬로 연결되는 정전류 소스(603)를 포함한다. 게이트가 소스에 연결되어 다이오드의 기능을 하는 선택적인 제1 NMOS 트랜지스터(610)가 전류 소스(603)와 제1 노드(614) 사이에 연결될 수 있다. 정전류 레귤레이터(600)의 출력 단자(602)는 제2 NMOS 트랜지스터(620) 및 제2 저항기(622)(R2)와 직렬로 연결되어 있다. 제2 NMOS 트랜지스터(620)와 제2 저항(622)은 제2 노드(624)에서 연결된다. 정전류 레귤레이터(600)는 또한 제1 NMOS 트랜지스터와 제1 저항 사이의 제1 노드(614)에 연결된 제1 입력(631) 및 제2 NMOS 트랜지스터와 제2 저항 사이의 제2 노드(624)에 연결된 제2 입력(632)을 포함하는 연산증폭기(630)를 갖는다. 연산증폭기(630)는 또한 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 게이트를 연결하는 노드(618)에 연결된 출력(634)을 갖는다. 연산증폭기(630)는 또한 PWM 제어 신호에 연결되는 활성화 노드(enable node)(636)(EN)를 갖는다.6 is a simplified schematic diagram showing a constant current regulator embodying a particular aspect of the invention. The constant current regulator 600 is an embodiment of a regulator that can be used as the constant current regulator 220 of FIG. 2. As shown in FIG. 6, the constant current regulator 600 has an input terminal 601 receiving a digital PWM signal and an output terminal 602 connecting to the LED string to control the current flow in the LED string. The constant current regulator 600 supplies a current I1 and includes a constant current source 603 connected in series with the first resistor 612 (R1) at the first node 614. An optional first NMOS transistor 610, with a gate connected to the source to function as a diode, can be connected between the current source 603 and the first node 614. The output terminal 602 of the constant current regulator 600 is connected in series with the second NMOS transistor 620 and the second resistor 622 (R2). The second NMOS transistor 620 and the second resistor 622 are connected at the second node 624. The constant current regulator 600 is also connected to a first input 631 connected to a first node 614 between a first NMOS transistor and a first resistor and a second node 624 between a second NMOS transistor and a second resistor. It has an operational amplifier 630 that includes a second input 632. The operational amplifier 630 also has an output 634 connected to a node 618 connecting the gates of the first and second transistors. The operational amplifier 630 also has an enable node 636 (EN) connected to the PWM control signal.

연산증폭기(630)는 활성화 노드(EN)에서의 PWM 신호의 제어 하에 출력 전류 I2를 입력 전류 I1에 연관시키는 피드백 루프의 일부이다. 연산증폭기가 고 상태의 PWM 신호에 의해 활성화(enable)되면, 제1 노드(614)의 전압은 제2 노드(624)의 전압과 같고, 제2 NMOS 트랜지스터(620) 내에 흐르는 전류(I2)는 팩터 n - 제2 저항기(R2)의 저항에 대한 제1 저항기(R1)의 저항의 비율 - 에 의해 정전류 소스(610)의 전류(I1)에 비례한다. 달리 말하자면, R1 =n*R2이고 I2=n*Il이다. PWM 신호가 낮으면, 연산증폭기(630)는 턴 오프되고 제2 NMOS 트랜지스터(620)가 또한 턴 오프되어, 전류(I2)가 0이 되도록 한다. 이 방법으로, 출력 단자에서 LED 스트링에 제공되는 전류(I2)는 PWM 제어 신호에 의해 제어된다. I2의 평균 전류는 PWM 신호의 듀티 사이클에 비례한다. 그러므로, PWM 신호가 조광 제어 신호일 때, LED 스트링의 밝기는 PWM 조광 신호의 듀티 사이클에 비례한다.The operational amplifier 630 is part of a feedback loop that associates the output current I2 with the input current I1 under the control of the PWM signal at the activation node EN. When the operational amplifier is enabled by the high-state PWM signal, the voltage of the first node 614 is equal to the voltage of the second node 624, and the current I2 flowing in the second NMOS transistor 620 is It is proportional to the current I1 of the constant current source 610 by factor n-ratio of the resistance of the first resistor R1 to the resistance of the second resistor R2. In other words, R1 =n*R2 and I2=n*Il. When the PWM signal is low, the operational amplifier 630 is turned off and the second NMOS transistor 620 is also turned off, causing the current I2 to be zero. In this way, the current I2 provided to the LED string at the output terminal is controlled by the PWM control signal. The average current of I2 is proportional to the duty cycle of the PWM signal. Therefore, when the PWM signal is a dimming control signal, the brightness of the LED string is proportional to the duty cycle of the PWM dimming signal.

도 7은 본 발명의 특정한 양상을 구현하는 다중 채널 선형 레귤레이터를 보여주는 단순화된 개략도이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 선형 레귤레이터(700)는 4개의 채널(710, 720, 730, 740)을 가지며, 도 1의 LED 구동 시스템 내에서 레귤레이터(120)로 사용될 수 있다. 채널은 각각 LED 램프의 LED 스트링에 연결된 출력 단자(LED1, ..., LED4)로의 전류 흐름을 조정한다. 채널은 또한, 각각 조광 입력 신호를 수신하는 입력 단자(DIM1, ..., DIM4)를 갖는다. 각 채널은 도 2 내의 조광 제어 회로(210)와 유사한 아날로그 및 디지털 조광 회로를 포함한다. 각 채널은 또한 도 2 내의 정전류 레귤레이터(220)와 유사한 정전류 레귤레이터를 갖는다. 이 실시예에서, 각 채널은 별개의 조광 제어를 갖는다. 그러나, 둘 이상의 채널 또는 모든 채널을 제어하기 위하여 단일 조광 제어 회로가 사용될 수 있다. 7 is a simplified schematic diagram showing a multi-channel linear regulator embodying a particular aspect of the invention. As shown in FIG. 7, the linear regulator 700 has four channels 710, 720, 730, and 740, and can be used as the regulator 120 in the LED driving system of FIG. The channel regulates the current flow to the output terminals (LED1, ..., LED4) connected to the LED string of each LED lamp. The channels also have input terminals (DIM1, ..., DIM4) for receiving dimming input signals, respectively. Each channel includes analog and digital dimming circuits similar to dimming control circuit 210 in FIG. 2. Each channel also has a constant current regulator similar to the constant current regulator 220 in FIG. 2. In this embodiment, each channel has a separate dimming control. However, a single dimming control circuit can be used to control more than one channel or all channels.

상술한 실시예들에서, 하나 이상의 LED 스트링의 조광 제어를 위한 선형 레귤레이터를 형성하기 위하여 단일 입력 핀에서 정전류 레귤레이터가 아날로그 조광 신호 또는 디지털 PWM 조광 신호를 수신하는 제어 회로와 결합된다. 선형 레귤레이터는 빠른 연산의 이점을 제공하며 좁은 PWM 제어 펄스에 응답할 수 있다. 그러나, 본 발명은 상술한 특정한 실시예에 제한되지 않는다. 상술한 제어 회로는 다른 유형의 전원공급장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 제어 회로는 플라이백(fly-back), 벅(buck), 또는 부스트(boost) 구성의 스위치 모드 전원공급장치(SMPS)와 함께 사용될 수 있다. 일 실시예가 이하에서 도 8을 참조하여 설명된다. In the above embodiments, a constant current regulator at a single input pin is combined with a control circuit that receives an analog dimming signal or a digital PWM dimming signal to form a linear regulator for dimming control of one or more LED strings. Linear regulators offer the advantage of fast computation and can respond to narrow PWM control pulses. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. The control circuit described above can be used with other types of power supplies. For example, the control circuit can be used with a fly-back, buck, or boost configuration of a switch mode power supply (SMPS). One embodiment is described below with reference to FIG. 8.

도 8은 동일한 핀에서 아날로그 또는 디지털 제어 신호를 받아들이기 위한 하나 이상의 조광 제어 핀을 포함하는 스위치 모드 전원공급장치(switch mode power supply, SMPS)에 대한 제어기를 보여주는 단순화된 개략도이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 제어기(800)는 아날로그 또는 디지털 조광 제어 신호를 수신하는 하나 이상의 조광 제어 핀(DIM)을 가지며, 출력 핀(CH1, CH2, CH3, CH4)에 연결된 LED 스트링으로의 전류 흐름을 제어하는 조광 제어 회로(850)를 포함한다. PWM 조광 & 아날로그 조광 블록(810)은 도 2 내의 조광 제어 회로(210)와 유사하며, 전류 싱크(820)는 도 2 내의 정전류 레귤레이터(220)와 유사하다. 또한, 단지 하나의 PWM 조광 & 아날로그 조광 블록(810)이 도시되어 있지만, 각 채널의 독립적인 조광 제어를 허용하는 다중의 이러한 회로 블록이 있을 수도 있다.8 is a simplified schematic diagram showing a controller for a switch mode power supply (SMPS) comprising one or more dimming control pins for accepting analog or digital control signals on the same pin. As shown in FIG. 8, the controller 800 has one or more dimming control pins (DIMs) that receive analog or digital dimming control signals, and the current to the LED string connected to the output pins (CH1, CH2, CH3, CH4) And a dimming control circuit 850 for controlling the flow. The PWM dimming & analog dimming block 810 is similar to the dimming control circuit 210 in FIG. 2, and the current sink 820 is similar to the constant current regulator 220 in FIG. Also, although only one PWM dimming & analog dimming block 810 is shown, there may be multiple such circuit blocks allowing independent dimming control of each channel.

도 8에 나타난 바와 같이, SMPS 제어기(800)는 Logic으로 표시된 로직 블록과 같은 통상의 PWM 제어 기능 블록, PWM 비교기(PWM), 오차 증폭기(EA), 과전류 보호 비교기(OCP), RS 플립플롭 등을 포함할 수 있다. 제어기(800)는 또한 클락 신호(CLK)와 톱니 신호(SAW)를 제공하는 발진기(OSC)를 갖는다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 또한 플라이백, 벅, 또는 부스트 구성과 같은 다양한 구성의 스위치 모드 전원공급장치(SMPS)와 함께 구현될 수 있다. 제어기(800)는 플라이백 구성의 변환기의 일부로서의 인덕터 또는 벅 또는 부스트 구성의 인턱터 내의 전류 흐름을 조정하도록 전력 스위치를 제어하기 위한 제어 신호(OUT)를 제공하는 구동 증폭기(DRIVE)를 포함한다. 제어기(800)는 또한 회로 블록(BANDGAP, EN) 및 기준 전압을 제공하기 위한 레퍼런스(Reference)를 포함할 수 있다. 제어기(800)는 또한 VIN, EN, VCC, GND, CS, 및 COMP 등과 같은 통상적인 제어기 내의 표준 핀을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the SMPS controller 800 is a conventional PWM control function block such as a logic block indicated by Logic, PWM comparator (PWM), error amplifier (EA), overcurrent protection comparator (OCP), RS flip-flop, etc. It may include. The controller 800 also has an oscillator (OSC) that provides a clock signal (CLK) and a sawtooth signal (SAW). As described above, the present invention can also be implemented with a variety of configurations of switch mode power supplies (SMPS), such as flyback, buck, or boost configurations. The controller 800 includes a drive amplifier DRIVE that provides a control signal OUT to control the power switch to regulate the current flow in the inductor as a part of the converter in the flyback configuration or in the inductor in the buck or boost configuration. The controller 800 can also include a circuit block (BANDGAP, EN) and a reference to provide a reference voltage. Controller 800 may also include standard pins in conventional controllers such as VIN, EN, VCC, GND, CS, and COMP.

Claims (20)

입력 신호를 수신하는 입력 단자;
상기 입력 신호를 수신하는 상기 입력 단자와 연결되며, 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하고 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 나타내는 모드 신호를 제공하도록 구성되는 모드 탐지 회로;
상기 모드 신호에 따라 디지털 기준 신호 또는 아날로그 기준 신호를 선택하도록 구성되는 멀티플렉서 회로 - 상기 멀티플렉서 회로는, 상기 모드 탐지 회로의 출력, 상기 아날로그 기준 신호를 수신하는 제1 입력 단자 및 상기 디지털 기준 신호를 수신하는 제2 입력 단자와 연결된 선택 단자를 가짐 -; 및
상기 입력 신호를 상기 선택된 기준 신호와 비교하고, 상기 비교에 기초하여 결정되는 듀티 사이클을 갖는 PWM(pulse width modulation, 펄스 폭 변조) 제어 신호를 제공하도록 구성되는 비교기 회로를 포함하는,
조광 제어 회로. An input terminal for receiving an input signal;
A mode detection circuit connected to the input terminal receiving the input signal, and configured to determine whether the input signal is a digital signal or an analog signal and provide a mode signal indicating whether the input signal is a digital signal or an analog signal;
A multiplexer circuit configured to select a digital reference signal or an analog reference signal according to the mode signal, wherein the multiplexer circuit comprises: an output of the mode detection circuit, a first input terminal receiving the analog reference signal, and the digital reference signal Has a selection terminal connected to the second input terminal -; And
A comparator circuit configured to compare the input signal with the selected reference signal and provide a pulse width modulation (PWM) control signal having a duty cycle determined based on the comparison,
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
상기 모드 탐지 회로는,
사전 설정된 시간 주기 동안 상기 입력 신호를 추적하고;
상기 사전 설정된 시간 주기 동안 상기 입력 신호가 적어도 두 번 저 및 고 문턱전압을 교차하면, 상기 입력 신호가 디지털 조광 입력 신호라고 판단하고;
그렇지 않으면, 상기 입력 신호가 아날로그 조광 입력 신호라고 판단하도록 구성되는,
조광 제어 회로. According to claim 1,
The mode detection circuit,
Track the input signal for a preset period of time;
If the input signal crosses the low and high threshold voltages at least twice during the preset period of time, it is determined that the input signal is a digital dimming input signal;
Otherwise, configured to determine that the input signal is an analog dimming input signal,
Dimming control circuit . 제2항에 있어서,
상기 사전 설정된 시간 주기 및 상기 저 및 고 문턱전압은 상기 아날로그 조광 입력 신호의 특성에 기반하여 선택되는,
조광 제어 회로. According to claim 2,
The preset time period and the low and high threshold voltages are selected based on the characteristics of the analog dimming input signal,
Dimming control circuit . 제3항에 있어서,
상기 저 문턱전압은 0.3 V 이고, 상기 고 문턱전압은 2.5 V인,
조광 제어 회로. According to claim 3,
The low threshold voltage is 0.3 V, and the high threshold voltage is 2.5 V,
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
상기 모드 탐지 회로는 두 개의 비교기, 하나의 타이머 회로, 하나의 카운터, 및 하나의 로직 회로를 포함하는,
조광 제어 회로. According to claim 1,
The mode detection circuit comprises two comparators, one timer circuit, one counter, and one logic circuit,
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
상기 모드 탐지 회로는 상태 기계를 포함하는,
조광 제어 회로. According to claim 1,
The mode detection circuit comprises a state machine,
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
상기 아날로그 기준 신호는 톱니파 파형(sawtooth wave waveform)인 것을 특징으로 하는,
조광 제어 회로. According to claim 1,
The analog reference signal is characterized in that the sawtooth wave waveform (sawtooth wave waveform),
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
상기 디지털 기준 신호는 정전압 신호인,
조광 제어 회로. According to claim 1,
The digital reference signal is a constant voltage signal,
Dimming control circuit . 제1항에 있어서,
LED 내의 전류 흐름을 제어하기 위하여 상기 PWM 제어 신호를 수신하는 정전류 레귤레이터를 더 포함하며, 상기 정전류 레귤레이터는,
상기 PWM 제어 신호를 수신하는 입력 단자;
제1 NMOS 트랜지스터 및 제1 저항기와 직렬로 연결된 정전류 소스(source);
제2 NMOS 트랜지스터 및 제2 저항기와 직렬로 연결된 출력 단자; 및
증폭기를 포함하고,
상기 증폭기는,
상기 제1 NMOS 트랜지스터와 상기 제1 저항기 사이의 제1 노드에 연결된 제1 입력;
상기 제2 NMOS 트랜지스터와 상기 제2 저항기 사이의 제2 노드에 연결된 제2 입력;
상기 제1 NMOS 트랜지스터의 게이트 및 상기 제2 NMOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 출력; 및
상기 PWM 제어 신호에 연결된 활성화 노드(enable node)를 갖는,
조광 제어 회로. According to claim 1,
Further comprising a constant current regulator for receiving the PWM control signal to control the current flow in the LED, the constant current regulator,
An input terminal receiving the PWM control signal;
A constant current source connected in series with the first NMOS transistor and the first resistor;
An output terminal connected in series with the second NMOS transistor and the second resistor; And
Including an amplifier,
The amplifier,
A first input connected to a first node between the first NMOS transistor and the first resistor;
A second input connected to a second node between the second NMOS transistor and the second resistor;
An output connected to the gate of the first NMOS transistor and the gate of the second NMOS transistor; And
Having an enable node connected to the PWM control signal,
Dimming control circuit . 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)로의 전류 흐름을 제어하는 제어 회로에 있어서:
디지털 입력 신호와 아날로그 입력 신호 중 하나일 수 있는 입력 신호를 수신하도록 구성되는 단일 입력 핀(pin); 및
상기 LED 내의 상기 전류 흐름을 제어하는 상기 디지털 입력 신호와 상기 아날로그 입력 신호에 응답하여 디지털 신호를 제공하도록 구성되는 단일 출력 핀을 포함하는,
제어 회로.In a control circuit that controls the flow of current to a light-emitting diode (LED):
A single input pin configured to receive an input signal that can be one of a digital input signal and an analog input signal; And
A digital output signal controlling the current flow in the LED and a single output pin configured to provide a digital signal in response to the analog input signal,
Control circuit. 제10항에 있어서,
상기 입력 신호를 수신하는 상기 단일 입력 핀과 연결되어, 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하고 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 나타내는 모드 신호를 제공하도록 구성되는 모드 탐지 회로;
상기 모드 신호에 응답하여 디지털 기준 신호와 아날로그 기준 신호 중 하나를 선택하도록 구성되는 멀티플렉서 회로 - 상기 멀티플렉서 회로는, 상기 모드 탐지 회로의 출력, 상기 아날로그 기준 신호를 수신하는 제1 입력 단자 및 상기 디지털 기준 신호를 수신하는 제2 입력 단자와 연결된 선택 단자를 가짐 -; 및
원하는 출력과 연관된 듀티 사이클을 갖는 PWM 제어 신호를 제공하기 위하여 상기 입력 신호를 선택된 기준 신호와 비교하도록 구성되는 비교기 회로를 더 포함하는,
제어 회로.The method of claim 10,
A mode detection circuit connected to the single input pin receiving the input signal, and configured to determine whether the input signal is a digital signal or an analog signal and provide a mode signal indicating whether the input signal is a digital signal or an analog signal;
A multiplexer circuit configured to select one of a digital reference signal and an analog reference signal in response to the mode signal, wherein the multiplexer circuit comprises: an output of the mode detection circuit, a first input terminal receiving the analog reference signal, and the digital reference Has a selection terminal connected to a second input terminal receiving a signal -; And
Further comprising a comparator circuit configured to compare the input signal with a selected reference signal to provide a PWM control signal having a duty cycle associated with the desired output,
Control circuit. 제11항에 있어서,
상기 아날로그 기준 신호는 톱니파 파형인 것을 특징으로 하는,
제어 회로. The method of claim 11,
The analog reference signal is characterized in that the sawtooth waveform,
Control circuit . 제11항에 있어서,
상기 디지털 기준 신호는 정전압 신호인,
제어 회로. The method of claim 11,
The digital reference signal is a constant voltage signal,
Control circuit . 복수의 LED(light emitting diode) 스트링(string)을 구동하는 선형 레귤레이터에 있어서,
DC 전력 공급을 수신하는 전력 단자 - 상기 DC 전력 공급은 상기 LED 스트링에도 전력을 제공하도록 구성됨 -;
복수의 채널; 및
정전류 레귤레이터
를 포함하고,
상기 복수의 채널 각각은,
디지털 조광 신호 또는 아날로그 조광 신호인 입력 신호를 수신하는 입력 단자;
상기 입력 신호를 수신하는 상기 입력 단자와 연결되며, 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 결정하고 상기 입력 신호가 디지털 신호인지 아날로그 신호인지 나타내는 모드 신호를 제공하도록 구성되는 모드 탐지 회로;
상기 모드 신호에 응답하여 디지털 기준 신호와 아날로그 기준 신호 중 하나를 선택하도록 구성되는 멀티플렉서 회로 - 상기 멀티플렉서 회로는, 상기 모드 탐지 회로의 출력, 상기 아날로그 기준 신호를 수신하는 제1 입력 단자 및 상기 디지털 기준 신호를 수신하는 제2 입력 단자와 연결된 선택 단자를 가짐 -; 및
원하는 출력과 연관된 듀티 사이클을 갖는 PWM 제어 신호를 제공하기 위하여 상기 입력 신호를 선택된 기준 신호와 비교하도록 구성되는 비교기 회로를 포함하고,
상기 정전류 레귤레이터는
상기 LED 스트링 내의 전류 흐름을 제어하기 위하여 상기 PWM 제어 신호를 수신하도록 구성되는, 선형 레귤레이터.In the linear regulator for driving a plurality of LED (light emitting diode) string (string),
A power terminal receiving a DC power supply, wherein the DC power supply is configured to also provide power to the LED string;
A plurality of channels; And
Constant current regulator
Including,
Each of the plurality of channels,
An input terminal for receiving an input signal that is a digital dimming signal or an analog dimming signal;
A mode detection circuit connected to the input terminal receiving the input signal, and configured to determine whether the input signal is a digital signal or an analog signal and provide a mode signal indicating whether the input signal is a digital signal or an analog signal;
A multiplexer circuit configured to select one of a digital reference signal and an analog reference signal in response to the mode signal, wherein the multiplexer circuit comprises: an output of the mode detection circuit, a first input terminal receiving the analog reference signal, and the digital reference Has a selection terminal connected to a second input terminal receiving a signal -; And
And a comparator circuit configured to compare the input signal with a selected reference signal to provide a PWM control signal having a duty cycle associated with a desired output,
The constant current regulator
And a linear regulator configured to receive the PWM control signal to control the current flow in the LED string. 제14항에 있어서,
상기 입력 신호는 조광 신호인,
선형 레귤레이터.The method of claim 14,
The input signal is a dimming signal,
Linear regulator. 제14항에 있어서,
상기 모드 탐지 회로는,
사전 설정된 시간 주기 동안 상기 입력 신호를 추적하고,
상기 사전 설정된 시간 주기 동안 상기 입력 신호가 적어도 두 번 저 및 고 문턱전압을 교차하면, 상기 입력 신호가 디지털 조광 입력 신호라고 결정하고,
그렇지 않으면, 상기 입력 신호가 아날로그 조광 입력 신호라고 결정하도록 구성되는,
선형 레귤레이터.The method of claim 14,
The mode detection circuit,
Track the input signal for a preset period of time,
If the input signal crosses the low and high threshold voltages at least twice during the preset time period, it is determined that the input signal is a digital dimming input signal,
Otherwise, configured to determine that the input signal is an analog dimming input signal,
Linear regulator. 제16항에 있어서,
상기 사전 설정된 시간 주기 및 상기 저 및 고 문턱전압은 아날로그 조광 입력 신호의 특성에 기반하여 선택되는,
선형 레귤레이터.The method of claim 16,
The preset time period and the low and high threshold voltages are selected based on the characteristics of the analog dimming input signal,
Linear regulator. 제14항에 있어서,
상기 아날로그 기준 신호는 톱니파 파형인 것을 특징으로 하며, 상기 디지털 기준 신호는 정전압 신호인,
선형 레귤레이터.The method of claim 14,
The analog reference signal is characterized in that a sawtooth waveform, the digital reference signal is a constant voltage signal,
Linear regulator. 제14항에 있어서,
상기 정전류 레귤레이터는,
상기 PWM 제어 신호를 수신하는 입력 단자;
제1 NMOS 트랜지스터 및 제1 저항기와 직렬로 연결된 정전류 소스;
제2 NMOS 트랜지스터 및 제2 저항기와 직렬로 연결된 출력 단자; 및
증폭기를 포함하고,
상기 증폭기는,
상기 제1 NMOS 트랜지스터와 상기 제1 저항기 사이의 제1 노드에 연결된 제1 입력;
상기 제2 NMOS 트랜지스터와 상기 제2 저항기 사이의 제2 노드에 연결된 제2 입력;
상기 제1 NMOS 트랜지스터의 게이트 및 상기 제2 NMOS 트랜지스터의 게이트에 연결된 출력; 및
상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 증폭기를 활성화(enable) 또는 비활성화(disable)하는 PWM 제어 신호에 연결된 활성화 노드(enable node)를 갖는,
선형 레귤레이터. The method of claim 14,
The constant current regulator,
An input terminal receiving the PWM control signal;
A constant current source connected in series with the first NMOS transistor and the first resistor;
An output terminal connected in series with the second NMOS transistor and the second resistor; And
Including an amplifier,
The amplifier,
A first input connected to a first node between the first NMOS transistor and the first resistor;
A second input connected to a second node between the second NMOS transistor and the second resistor;
An output connected to the gate of the first NMOS transistor and the gate of the second NMOS transistor; And
Having an enable node connected to a PWM control signal that enables or disables the amplifier in response to the PWM control signal,
Linear regulator. 제19항에 있어서,
상기 증폭기가 상기 PWM 제어 신호에 의해 활성화되면, 상기 제1 노드에서의 전압은 상기 제2 노드에서의 전압과 같고, 상기 제2 NMOS 트랜지스터 내에 흐르는 전류는 정전류 소스의 전류에 지수 n을 곱한 것이고, 상기 n은 상기 제2 저항기의 저항에 대한 제1 저항기의 저항의 비율인,
선형 레귤레이터.The method of claim 19,
When the amplifier is activated by the PWM control signal, the voltage at the first node is equal to the voltage at the second node, and the current flowing in the second NMOS transistor is the current of the constant current source multiplied by the index n, N is the ratio of the resistance of the first resistor to the resistance of the second resistor,
Linear regulator.
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